轉(zhuǎn)盤上的物體所受靜摩擦力分析
2015-01-12 17:05:06魏勝利
物理教學(xué)探討 2014年8期
魏勝利
摘 要：本文在慣性系中利用幾何微元法的同時，建立了以轉(zhuǎn)動圓盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，對水平轉(zhuǎn)動圓盤上物體所受靜摩擦力的方向進行分析。進一步闡述了“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一表述中“相對”二字的深刻含義，即“相對”為與和它接觸的物體之間的相對，而非相對于地面或其他。
關(guān)鍵詞：靜摩擦力；轉(zhuǎn)動圓盤；慣性系；非慣性系
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0034-2
引 言
摩擦力一直是中學(xué)物理的重要概念，尤其是靜摩擦力的方向的判定，更是力學(xué)教學(xué)中的難點。正確判定靜摩擦力的方向必須深刻理解“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一科學(xué)表述的含義。在教學(xué)過程中講授靜摩擦力方向時，常采用假設(shè)法，即先假設(shè)接觸面光滑，然后再判斷物體在主動力作用下可能發(fā)生的相對運動方向，則靜摩擦力便與該方向相反。然而，在一些具體事例中，若對“相對”二字的理解不夠深刻，往往會對摩擦力方向的正確判定帶來困難。如在勻速圓周運動中分析向心力時，常常會遇到如下“經(jīng)典模型”：
結(jié) 論
通過上述對水平轉(zhuǎn)盤上的物體受到的靜摩擦力方向的分析判定，我們可以從兩個不同的側(cè)面認識到靜摩擦力的復(fù)雜性。其中，“靜摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反”的表述中“相對”二字更是包含了豐富的物理含義。幾何微元法的詳盡闡述說明了“物體的運動趨勢”是“相對”與之接觸的那個物體而言的，而非地面或其他。同時，還建立了以轉(zhuǎn)盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，從動力學(xué)角度出發(fā)，分析了靜摩擦力的大小和方向。在圓盤轉(zhuǎn)動模型中，靜摩擦力提供向心力，大小為mrω2，方向沿半徑指向圓心。如此，從學(xué)生的疑惑入手，層層展開，有助于提升學(xué)生對靜摩擦力和微元思想的理解，對培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和學(xué)習(xí)物理的情感態(tài)度具有深遠的意義。
參考文獻：
[1]周異平.轉(zhuǎn)盤上物體十個問與答[J].物理教學(xué)，2009，（2）：31.
[2]大學(xué)物理學(xué)（一）力學(xué)（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.
[3]張紅.在勻速水平轉(zhuǎn)動著的光滑圓盤上的物體究竟怎樣的運動[J].物理教師，1999，（12）：20.
（欄目編輯 李富強）
摘 要：本文在慣性系中利用幾何微元法的同時，建立了以轉(zhuǎn)動圓盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，對水平轉(zhuǎn)動圓盤上物體所受靜摩擦力的方向進行分析。進一步闡述了“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一表述中“相對”二字的深刻含義，即“相對”為與和它接觸的物體之間的相對，而非相對于地面或其他。
關(guān)鍵詞：靜摩擦力；轉(zhuǎn)動圓盤；慣性系；非慣性系
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0034-2
引 言
摩擦力一直是中學(xué)物理的重要概念，尤其是靜摩擦力的方向的判定，更是力學(xué)教學(xué)中的難點。正確判定靜摩擦力的方向必須深刻理解“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一科學(xué)表述的含義。在教學(xué)過程中講授靜摩擦力方向時，常采用假設(shè)法，即先假設(shè)接觸面光滑，然后再判斷物體在主動力作用下可能發(fā)生的相對運動方向，則靜摩擦力便與該方向相反。然而，在一些具體事例中，若對“相對”二字的理解不夠深刻，往往會對摩擦力方向的正確判定帶來困難。如在勻速圓周運動中分析向心力時，常常會遇到如下“經(jīng)典模型”：
結(jié) 論
通過上述對水平轉(zhuǎn)盤上的物體受到的靜摩擦力方向的分析判定，我們可以從兩個不同的側(cè)面認識到靜摩擦力的復(fù)雜性。其中，“靜摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反”的表述中“相對”二字更是包含了豐富的物理含義。幾何微元法的詳盡闡述說明了“物體的運動趨勢”是“相對”與之接觸的那個物體而言的，而非地面或其他。同時，還建立了以轉(zhuǎn)盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，從動力學(xué)角度出發(fā)，分析了靜摩擦力的大小和方向。在圓盤轉(zhuǎn)動模型中，靜摩擦力提供向心力，大小為mrω2，方向沿半徑指向圓心。如此，從學(xué)生的疑惑入手，層層展開，有助于提升學(xué)生對靜摩擦力和微元思想的理解，對培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和學(xué)習(xí)物理的情感態(tài)度具有深遠的意義。
參考文獻：
[1]周異平.轉(zhuǎn)盤上物體十個問與答[J].物理教學(xué)，2009，（2）：31.
[2]大學(xué)物理學(xué)（一）力學(xué)（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.
[3]張紅.在勻速水平轉(zhuǎn)動著的光滑圓盤上的物體究竟怎樣的運動[J].物理教師，1999，（12）：20.
（欄目編輯 李富強）
摘 要：本文在慣性系中利用幾何微元法的同時，建立了以轉(zhuǎn)動圓盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，對水平轉(zhuǎn)動圓盤上物體所受靜摩擦力的方向進行分析。進一步闡述了“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一表述中“相對”二字的深刻含義，即“相對”為與和它接觸的物體之間的相對，而非相對于地面或其他。
關(guān)鍵詞：靜摩擦力；轉(zhuǎn)動圓盤；慣性系；非慣性系
中圖分類號：G633.7 文獻標識碼：A 文章編號：1003-6148（2014）8（S）-0034-2
引 言
摩擦力一直是中學(xué)物理的重要概念，尤其是靜摩擦力的方向的判定，更是力學(xué)教學(xué)中的難點。正確判定靜摩擦力的方向必須深刻理解“靜摩擦力的方向與相對運動趨勢方向相反”這一科學(xué)表述的含義。在教學(xué)過程中講授靜摩擦力方向時，常采用假設(shè)法，即先假設(shè)接觸面光滑，然后再判斷物體在主動力作用下可能發(fā)生的相對運動方向，則靜摩擦力便與該方向相反。然而，在一些具體事例中，若對“相對”二字的理解不夠深刻，往往會對摩擦力方向的正確判定帶來困難。如在勻速圓周運動中分析向心力時，常常會遇到如下“經(jīng)典模型”：
結(jié) 論
通過上述對水平轉(zhuǎn)盤上的物體受到的靜摩擦力方向的分析判定，我們可以從兩個不同的側(cè)面認識到靜摩擦力的復(fù)雜性。其中，“靜摩擦力方向與相對運動趨勢方向相反”的表述中“相對”二字更是包含了豐富的物理含義。幾何微元法的詳盡闡述說明了“物體的運動趨勢”是“相對”與之接觸的那個物體而言的，而非地面或其他。同時，還建立了以轉(zhuǎn)盤為參照的非慣性系，引入慣性離心力，從動力學(xué)角度出發(fā)，分析了靜摩擦力的大小和方向。在圓盤轉(zhuǎn)動模型中，靜摩擦力提供向心力，大小為mrω2，方向沿半徑指向圓心。如此，從學(xué)生的疑惑入手，層層展開，有助于提升學(xué)生對靜摩擦力和微元思想的理解，對培養(yǎng)學(xué)生的思辨能力和學(xué)習(xí)物理的情感態(tài)度具有深遠的意義。
參考文獻：
[1]周異平.轉(zhuǎn)盤上物體十個問與答[J].物理教學(xué)，2009，（2）：31.
[2]大學(xué)物理學(xué)（一）力學(xué)（第2版）[M].北京：清華大學(xué)出版社，1999.
[3]張紅.在勻速水平轉(zhuǎn)動著的光滑圓盤上的物體究竟怎樣的運動[J].物理教師，1999，（12）：20.
（欄目編輯 李富強）